CN115956875A - 用于眼部光学检测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于眼部光学检测的系统，包括：发光组件，被配置为形成包括与主光线相互平行的多束入射光线的入射光线阵列；半反半透镜，其反射面被配置为与系统的光轴呈一定角度，以用于反射入射光线阵列以形成与系统的光轴平行的多束主光线；第一物镜，其轴线与系统的光轴重合，用于将经由半反半透镜反射形成的多束主光线汇聚于被测眼球的瞳孔面上，以便在被测眼球的视网膜上形成光斑阵列；以及光电探测器，被配置为获取与光斑阵列相对应的光斑阵列像，以用于检测被测眼球的视网膜的光学性能。本公开能够同时测量视网膜中心视场沿视轴方向的光学成像质量和视网膜周边视场的光学成像质量，以实现视轴上和视轴外宽视场的眼睛光学质量的快速检测。

Description

用于眼部光学检测的系统和方法

技术领域

本公开的实施例总体上涉及光学检测领域，并且更具体地，涉及一种用于眼部光学检测的系统和方法。

背景技术

传统的用于眼部光学检测的系统只能测量视网膜中心视场沿视轴方向的光学成像质量，不能直接用于测量视网膜周边视场的光学成像质量。例如，临床上常用双眼开放视野红外自动验光仪结合自制的弧形视标架来测量不同偏心角度的视网膜周边屈光，但是该方法检查耗时，需要受试者配合调整注视方向，且所测量的视网膜周边屈光位点数量有限。利用波前像差技术的波前像差仪也常被用于测量视网膜周边屈光，但传统的波前像差仪仅能测量视网膜单个位点的屈光状态，需通过手动逐点测量的方式获得不同偏心角度的视网膜周边屈光，因此同样需要受试者的高度配合和耗费大量时间。

综上，上述传统的用于眼部光学检测的系统存在的不足之处在于：不能直接并且高效地测量视网膜整个周边视场的光学成像质量，测量时需要受试者的高度配合、耗时长。

发明内容

本公开提供了一种用于眼部光学检测的系统和方法，能够直接并且高效地测量视网膜整个周边视场的光学成像质量。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于眼部光学检测的系统。该系统包括：发光组件，被配置为形成包括与主光线相互平行的多束入射光线的入射光线阵列；半反半透镜，其反射面被配置为与系统的光轴呈一定角度，以用于反射入射光线阵列以形成与系统的光轴平行的多束主光线；第一物镜，其轴线与系统的光轴重合，用于将经由半反半透镜反射形成的多束主光线汇聚于被测眼球的瞳孔面上，以便在被测眼球的视网膜上形成光斑阵列；以及光电探测器，被配置为获取与光斑阵列相对应的光斑阵列像，以用于检测被测眼球的视网膜的光学性能。

在一些实施例中，入射光线阵列所包括的多束入射光线具有相同的光强。并且在一些实施例中，发光组件包括：用于形成点光源阵列发光器件；以及具有通光孔径阵列的通光器件，以用于使得点光源阵列经由通光孔径阵列以形成入射光线阵列。

在一些实施例中，发光器件包括共轴设置的光源、第一透镜、弥散片和针孔阵列，光源发出的光依次通过第一透镜、弥散片和针孔阵列以形成点光源阵列。

在一些实施例中，通光器件的通光孔径阵列被配置为限制由发光组件形成的入射光线阵列所包括的入射光线的直径。

在一些实施例中，通光孔径阵列的排列与所形成的点光源阵列的排列相对应。

在一些实施例中，所形成的点光源阵列位于第一物镜的前焦面上，并且被测眼球的瞳孔面位于第一物镜的后焦面上。

在一些实施例中，还包括：距光电探测器依次放置且共轴的第二物镜、光阑和第二透镜，并且第二透镜与第一物镜共焦。

在一些实施例中，在被测眼球的视网膜上形成的光斑阵列依次经由被测眼球的瞳孔面、第一物镜、半反半透镜、第二透镜、光阑和第二物镜被光电探测器探测到，并在光电探测器上形成与光斑阵列相对应的光斑阵列像。

在一些实施例中，还包括：离焦补偿单元，设置在发光组件与第一物镜之间，其中，离焦补偿单元包括沿着垂直于光轴方向设置的第一三棱镜和第二三棱镜，第一三棱镜和第二三棱镜之间的距离可调节，以使在被测眼球的视网膜上形成聚焦的光斑阵列。

根据本公开的第二方面，还提供了一种通过本公开的第一方面的系统获得被测眼球的波前像差的方法。该方法包括：基于在光电探测器上形成的光斑阵列像中的一个光斑像，获得该光斑像的二维点扩展函数，二维点扩展函数与在被测眼球的视网膜上形成的光斑阵列中与该光斑像相应的光斑及其视场角对应，以及对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球的波前像差。

在一些实施例中，对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球的波前像差包括：基于当前系数的波前像差多项式计算瞳函数；基于瞳函数计算点扩展函数；针对每个对应视场角所对应的视网膜区域，将计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数进行比较，以便确定计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系是否满足阈值条件；以及响应于计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件，输出当前系数的波前像差多项式作为被测眼球的波前像差。

在一些实施例中，获得被测眼球的波前像差的方法还包括：响应于计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系不满足阈值条件，调整波前像差多项式的当前系数，并基于调整后的系数的波前像差多项式重新计算瞳函数和点扩展函数，直至所重新计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件。

还应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开实施例的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的用于眼部光学检测的系统的示意图。

图2示出了根据本公开的实施例的发光组件的示例性示意图。

图3A示出根据本公开的实施例的由发光器件形成点光源阵列的示意图。

图3B示出根据本公开的实施例的由多模光纤束的出光端面组成的阵列形成点光源阵列的示意图。

图4A示出了根据本公开的实施例的环形排列的点光源阵列的示意图。

图4B示出了根据本公开的实施例的条栅形排列的点光源阵列的示意图。

图5A示出了根据本公开的实施例的环形排列的通光孔径阵列的通光器件的示意图。

图5B示出了根据本公开的实施例的条栅形排列的通光孔径阵列的通光器件的示意图。

图6示出了根据本公开的实施例的离焦补偿单元的示意图。

图7示出了根据本公开的实施例的获得被测眼球的波前像差的方法的流程图。

图8示出了根据本公开的实施例的对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球的波前像差的方法的流程图。

图9示意性示出了适于用来实现本公开实施例的计算设备的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

如前文所描述，传统的用于眼部光学检测的系统只能测量视网膜中心视场沿视轴方向的光学成像质量，不能直接并且高效地用于测量视网膜多个位点或整个周边视场的光学成像质量，并且存在需要受试者的高度配合、耗时长。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种用于眼部光学检测的系统。该系统通过用于形成包括与主光线相互平行的多束入射光线的入射光线阵列的发光组件；反射面与系统的光轴呈一定角度的半反半透镜，以用于将入射光线阵列反射成平行于光轴的多束主光线；以及第一物镜，以用于将该多束主光线汇聚于被测眼球的瞳孔面上，以在视网膜上形成光斑阵列，本公开可以利用多束主光线在视网膜上形成分别对应于中心视场以及不同角度的周边多个屈光位点的光斑阵列。另外，本公开的系统还通过光电探测器获取与光斑阵列相对应的光斑阵列像，以用于检测被测眼球的视网膜的光学性能，本公开可以基于能够指示中心视场和视网膜周边视场的屈光状态的光斑阵列像确定视网膜的光学性能，因此，本公开提供的用于眼部光学检测的系统不仅可以测量视网膜中心视场沿视轴方向的光学成像质量，同时可以直接并且高效用于测量视网膜周边视场的光学成像质量，从而实现视轴上和视轴外宽视场的眼睛光学质量的快速检测。进一步的，本公开的系统结构简单，成本低廉，使用方便，具有显著的商业化潜力。

图1示出了根据本公开的实施例的用于眼部光学检测的系统100的示意图，该系统100可以用于检测例如被测眼球190的视网膜的中心视场和周边视场的光学性能。如图1所示，系统100例如至少包括：发光组件110、半反半透镜120、第一物镜130和光电探测器140。

发光组件110被配置为形成入射光线阵列。入射光线阵列例如包括与主光线相互平行的多束入射光线。在一些实施例中，发光组件110可以包括多个器件，以形成包括相互平行的多束入射光线的入射光线阵列。下面将结合图2-图5B进一步详细说明可用于本公开的实施例的发光组件示例。

图2示出了根据本公开一实施例的发光组件210的示例性示意图。如图2所示，发光组件210可以包括发光器件212和通光器件214。由发光器件212形成的点光源阵列经由通光器件214形成入射光线阵列。

发光器件212用于例如通过发出照明光束阵列来形成点光源阵列。所形成的点光源阵列例如而不限于是由光纤束的出光端面组成的阵列形成的光源阵列、LED阵列形成的光源阵列、或者是由发光源照射通孔阵列(例如，针孔阵列)所形成的光源阵列。图3A和图3B示出了点光源阵列的不同实现方式。

图3A示出了由发光器件310形成点光源阵列的示意图。如图3A所示，发光器件310可以包括共轴设置的光源312、第一透镜314、弥散片316和针孔阵列318。在一些实施例中，光源312发出的光依次通过第一透镜314、弥散片316和针孔阵列318以形成点光源阵列。例如，光源312发出的光经第一透镜314准直扩束后形成准直光束，该准直光束然后照射到弥散片316上以形成光强分布均匀的光束，该光束进一步照射到针孔阵列318以形成点光源阵列。

图3B示出了由多模光纤束的出光端面组成的阵列形成点光源阵列的示意图。如图3B所示，光纤束通过光纤束固定装置322，形成由出光端面组成的阵列324，从而形成点光源阵列。

参照回图2，通光器件214具有通光孔径阵列，使得由发光器件212形成的点光源阵列可以经由通光孔径阵列形成如上所述的包括与主光线相互平行的多束入射光线的入射光线阵列。在一些实施例中，通光器件214的通光孔径阵列被配置为限制入射光线阵列所包括的入射光线的直径。通光孔径的直径可以是例如1.8mm或以下，例如，1.5mm或者1.0mm。应当理解，当通光孔径的直径为1.5mm时，入射光线阵列中的入射光线的直径可以被限制在1.5mm。

根据本公开的实施例，通光器件214的通光孔径阵列的排列可以与由发光器件212形成的点光源阵列的排列相对应。例如，图4A和图4B示出了点光源阵列的排列的不同示例。

图4A示出了环形排列的点光源阵列。如图4A所示，相邻点光源之间距离一定的视场角间隔，例如，视场角间隔的范围例如而不限于设置在1-5度之间。

图4B示出了条栅形排列的点光源阵列。如图4B所示，相邻点光源之间距离一定间隔，例如，相邻点光源之间可以距离0.8-1.5mm。相应地，通光孔径阵列可以以环形排列或者以条栅形排列。

图5A和图5B分别示出了环形排列的通光孔径阵列和条栅形排列的通光孔径阵列。例如，当发光器212形成如图4A所示的点光源阵列时，可以采用具有如图5A所示的环形排列的通光孔径阵列的通光器件214，以形成同样为环形排列的入射光线阵列。当发光器212形成如图4B所示的点光源阵列时，则可以采用具有如图5B所示的条栅形排列的通光孔径阵列的通光器件214，以形成条栅形排列的入射光线阵列。

返回图1，由发光组件110形成的入射光线阵列经由半反半透镜120反射形成与系统100的光轴平行的多束主光线，该多束主光线然后通过第一物镜130汇聚于被测眼球190的瞳孔面上，以便在被测眼球190的视网膜上形成光斑阵列。

半反半透镜120可以用于反射照射在其上的入射光线阵列。例如，半反半透镜120可以包括与系统100的光轴呈一定角度的反射面，该反射面用于反射由发光组件110形成入射光线阵列以形成与系统100的光轴平行的多束主光线。应理解，半反半透镜120还可以用于透射照射在其上光，例如，半反半透镜120还可以使得视网膜上形成光斑阵列被透射以便最终成像于光电探测器140上。在一些实施例中，可以通过镀膜的方式实现半反射半透射的效果。

第一物镜130可以用于将经由半反半透镜120反射形成的多束主光线汇聚于被测眼球190的瞳孔面上。第一物镜130的轴线可以与系统100的光轴重合，且可以沿着系统100的光轴方向移动第一物镜130以便使得由如图2的发光器件212形成的点光源阵列位于该第一物镜130的前焦面上，并且使得被测眼球190的瞳孔面位于该第一物镜130的后焦面上。由此，第一物镜130可以使得经由半反半透镜120反射形成的与系统100的光轴平行的多束主光线汇聚于被测眼球190的瞳孔面上，进而在被测眼球190的视网膜上形成光斑阵列。应当理解，入射光线阵列所包括的多束入射光线具有相同的光强，因而，视网膜上所形成的光斑阵列中的每个光斑的光强分布对应于由发光组件110形成的入射光线阵列中的每条入射光线经被测眼球190聚焦后的点扩散函数。也就是说，通过系统100，发光组件110形成的入射光线阵列可以投射至被测眼球190的视网膜上以形成光斑阵列，该光斑阵列中的每一个光斑即代表被测眼球190的对应视场角的点扩展函数。

为了更好地在被测眼球190的视网膜上形成光斑阵列，避免在被测眼球190的视网膜上形成的光斑模糊不清，在一些实施例中，第一物镜130的位置还可以与被测眼球190的离焦程度有关，即在确定第一物镜130的位置的时候附加地考虑被测眼球190的离焦程度，以通过移动第一物镜130的位置对被测眼球190进行离焦补偿。在又一些实施例中，可以可选地在系统100的发光组件110与第一物镜130之间设置离焦补偿单元来实现对被测眼球190的离焦补偿。下面将结合图6阐述离焦补偿单元的工作原理。图6示出了根据本公开的实施例的离焦补偿单元600的示意图。

如图6所示，离焦补偿单元600包括：第一三棱镜610和第二三棱镜620。当离焦补偿单元600置于例如系统100中时，第一三棱镜610和第二三棱镜620沿着垂直于系统100的光轴方向设置，并且第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离是可调节的。当第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离增大，例如，将第二三棱镜620移动至第二三棱镜620’处时，可以使通过透过该离焦补偿单元600的光束聚焦在更靠近离焦补偿单元600的位置。反之，当第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离缩短，通过透过离焦补偿单元600的光束将聚焦在离焦补偿单元600更远的位置。基于此，当被测眼球190具有远视时，即在远视性离焦的情况下，增加第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离；当被测眼球190具有近视时，即在近视性离焦的情况下，缩短第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离，以使得光斑更好地聚焦在被测眼球190的视网膜上。通过在发光组件110与第一物镜130之间设置离焦补偿单元，以及进一步地通过调整第一三棱镜610和第二三棱镜620之间的距离，从而使得光斑更好地聚焦在被测眼球190的视网膜上，因而本公开能够提高后续对光斑的探测效率，也使得本公开系统可以广泛适针对不同眼部状态的眼部的光学成像质量进行准确而便捷的测量。另外，也有助于提高使用算法计算被测眼球190的光学成像质量的准确性和灵敏度。

返回图1，光电探测器140被用于获取在视网膜上形成的光斑阵列并形成相应的光斑阵列像，以便基于所形成的光斑阵列像计算各视场角的二维点扩散函数，以用于计算和评估被测眼球190的光学成像质量。

光电探测器140被配置为获取与在视网膜上形成的光斑阵列相对应的光斑阵列像，以用于检测被测眼球190的视网膜的光学性能。光电探测器140可以是能够探测光信号并将其转换成电信号的任意合适的设备，例如电荷耦合器件(CCD)相机或互补金属氧化物半导体(CMOS)相机，本文不作限制。

在一些实施例中，如图1所示，系统100还包括：设置在光电探测器140和半反半透镜120的第二透镜150、光阑160和第二物镜170，其中，第二物镜170、光阑160和第二透镜150共轴且距光电探测器140依次放置。光阑160用于限制光束直径，排除杂散光。在一些实施例中，第二透镜150的位置可以沿系统100的光轴方向调节，并且第二透镜150与第一物镜130共焦。应当理解，被测眼球190的视网膜上形成的光斑阵列可以依次经由被测眼球190的瞳孔面、第一物镜130、半反半透镜120(例如，半反半透镜120的透射面)、第二透镜150、光阑160和第二物镜170被光电探测器140探测到，并且在光电探测器140上形成与在被测眼球190的视网膜上形成的光斑阵列相对应的光斑阵列像。所形成的光斑阵列像可以被用于计算对应光斑的视场角的二维点扩散函数。

在一些实施例中，可以通过控制例如图2的发光器件212，使得该发光器件212形成的点光源阵列中的点光源被顺序点亮，并控制光电探测器同步获取被顺序点亮的各点光源在被测眼球视网膜上所形成的相应光斑图像，藉此避免探测到的像素之间的交叠，从而提高空间分辨率。在又一些其他实施例中，可以使得发光器件212形成的点光源阵列中的各点光源的间隔大于或者等于预定间隔阈值且点光源数目小于或者等于预定数目阈值，以便适用于对视场分辨率要求较低的检测，例如，可以控制发光器件212使得其所形成的点光源阵列中的点光源被同时点亮，并控制光电探测器同时探测点光源阵列在被测眼球视网膜上形成的光斑阵列，以此提高检测速度。

根据本发明提供的系统，不仅可以获得被测眼球视网膜中心视场沿视轴方向的光学成像质量，同时可以直接并且高效用测量视网膜周边视场的光学成像质量，从而实现视轴上和视轴外宽视场的眼睛光学质量的快速检测，并且结构简单，成本低廉，使用方便，具有显著的商业化潜力。

本公开的示例实施例还提出了一种通过如图1所示的系统100获得被测眼球190的波前像差的方法。该方法包括：基于如上所述的在光电探测器140上形成的光斑阵列像中的每一个光斑像，获得二维点扩展函数，以及对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球190的波前像差。

图7示出了根据本公开的实施例的获得被测眼球的波前像差的方法700的流程图。方法700可由如图9所示的电子设备900处执行。应当理解，方法700还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在步骤710，基于在光电探测器上形成的光斑阵列像中的一个光斑像，获得该光斑像的二维点扩展函数。如前文所示，光电探测器上形成的光斑阵列像与在被测眼球的视网膜上形成的光斑阵列相对应，因此，所获得的二维点扩展函数与在被测眼球的视网膜上形成的光斑阵列中与上述一个光斑像相应的光斑及其视场角对应。二维点扩展函数可以表示为PSF(x，y)，其中，参数x、y分别代表光斑的位置坐标。

根据本公开的实施例，基于所获得的二维点扩展函数PSF(x，y)，可以计算其斯特列尔(Strehl)比值，以反映系统的像差对所成像的光斑强度的影响。也就是说，通过计算二维点扩展函数PSF(x，y)的Strehl比值，可以得到在光电探测器上形成的光斑阵列像的光强分布，从而获得对应视场角的光学成像质量的定量评价指标。

根据本公开的实施例，基于所获得的二维点扩展函数PSF(x，y)，还可以对其进行傅里叶变换，以获得对应视场角的光学传递函数OTF(u，v)＝FT{PSF(x，y)}来评价对应视场角的光学成像质量，在光学传递函数OTF(u，v)中，参数u、v分别代表频域的空间频率坐标。

根据本公开的实施例，还可以基于所获得的二维点扩展函数PSF(x，y)获得被测眼球的波前像差。

在步骤720，对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球的波前像差。波前像差是指理想波前和光学系统的实际波前之间的偏差，其反映实际光学系统所存在的像差情况。波前像差可以根据多项式进行分解，例如，可以根据泽尼克(Zernike)多项式对波前像差进行分解，以划分成低阶像差和高阶像差，其中低阶像差包括离焦和散光等传统医学验光的参数，与近视发生发展关系紧密。下面将结合图8进一步阐述通过反向拟合获得被测眼球的波前像差的过程。

图8示出了根据本公开的实施例的对二维点扩展函数进行反向拟合以获得被测眼球的波前像差的方法800的流程图。方法700可由如图9所示的电子设备900处执行。应当理解，方法800还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。

在步骤810，设定波前像差多项式的初始值。以Zernike多项式为例，波前像差可以根据Zernike多项式进行展开。公式(1)示出了根据Zernike多项式分解得到的波前像差多项式W(α，β)：

在上述公式(1)中，α和β是归一化的瞳孔坐标，

表示波前像差多项式中的一个单项，c(n，m)表示相应的

单项的系数，其中，n为径向角度，表示为n阶像差；m为方位频率。一般地，根据波前像差多项式中的系数可以确定人眼的像差情况。根据本公开的实施例，首先，可以根据例如正常人的眼部状态的平均水平(诸如波前像差的平均值)来设定波前像差多项式W(α，β)的初始值，或者可以将波前像差多项式W(α，β)的初始值设定为0，并根据所设定的初始值得到具有初始系数的波前像差多项式W(α，β)。

在步骤820，基于当前系数的波前像差多项式W(α，β)计算瞳函数p(α，β)。例如，瞳函数p(α，β)可以由如下公式(2)和(3)所表示。

p(α，β)＝0α²+β²≥1   (3)

在上述公式(2)和(3)中，λ代表光的波长；α和β代表归一化的瞳孔坐标。

在步骤830，基于瞳函数p(α，β)计算点扩展函数PSF′(x，y)。公式(4)示出了点扩展函数PSF′(x，y)的示例表达式。

在上述公式(4)中，f为被测眼球的焦距。

在步骤840，针对每个对应视场角所对应的视网膜区域，将在步骤830处计算得到的点扩展函数与在步骤710处获得的二维点扩展函数进行比较。

根据本公开的一个实施例，可以将在图7的步骤710处基于在光电探测器上形成的光斑阵列像所获得的第i个视场角对应视网膜区域的二维点扩散函数表示为PSF_i0(x，y)，以及将在步骤830处基于瞳函数p(α，β)计算得到的该第i个视场角对应视网膜区域的点扩展函数表示为PSF′_i(x，y)，从而针对该第i个视场角所对应的视网膜区域建立评价函数M(i)，例如，可以基于PSF_i0(x，y)和PSF′_i(x，y)建立如下公式(5)所示的评价函数M(i)。

在步骤850，判断计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系是否满足阈值条件。例如，可以将在步骤840处的评价函数M(i)与目标阈值进行比较，以判断评价函数M(i)是否达到目标阈值。如果评价函数M(i)达到目标阈值，即，所计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件，则在步骤860，输出当前系数的波前像差多项式W(α，β)，作为被测眼球的波前像差。

如果评价函数M(i)没有达到目标阈值，则前进至步骤870，调整波前像差多项式W(α，β)的当前系数。然后，返回到步骤820，基于调整后的系数的波前像差多项式W(α，β)重新计算瞳函数p(α，β)。也就是说，如果在步骤850，计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系没有满足阈值条件，则调整波前像差多项式W(α，β)的系数，并重复步骤820至步骤850，直至计算得到的点扩展函数与二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件，即评价函数M(j)达到目标阈值。然后输出当前系数的波前像差多项式W(α，β)作为被测眼球的波前像差。

根据本公开提供的方法，通过迭代方式获得被测眼球的波前像差。针对每个对应视场角所对应的视网膜区域，每次迭代可以根据基于在光电探测器上形成的光斑阵列像中的每一个光斑像所获得二维点扩展函数和通过迭代计算得到的点扩展函数之间的差值最优化以获得被测眼球的波前像差分布。根据所获得的被测眼球的波前像差分布，可以计算包括但不限于被测眼球的离焦、水平像散、斜向像散、球差和慧差等，并进一步获得对应的被测眼球的屈光度值、视网膜周边视场的像差分布图和视网膜屈光地形图等。

综上所述，根据本公开提供的用于眼部光学检测的系统和方法可以快速检测被测眼球在视轴上和视轴外宽视场的光学成像质量，可用于儿童青少年眼球屈光发育监测、近视防控检查、干眼检查以及白内障检查等各种场景。

图9示意性示出了适于用来实现本公开实施例的计算设备900的框图。设备900可以是用于实现执行图7所示的方法700、图8所示的方法800的设备。如图9所示，设备900包括中央处理单元(CPU)901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的计算机程序指令或者从存储单元908加载到随机访问存储器(RAM)903中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还可存储设备900操作所需的各种程序和数据。CPU 901、ROM902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。

设备900中的多个部件连接至I/O接口905，包括：输入单元906、输出单元907、存储单元908，处理单元901执行上文所描述的各个方法和处理，例如执行方法700或方法800。例如，在一些实施例中，方法700或方法800可被实现为计算机软件程序，其被存储于机器可读介质，例如存储单元908。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 902和/或通信单元909而被载入和/或安装到设备900上。当计算机程序加载到RAM 903并由CPU901执行时，可以执行上文描述的方法700或方法800的一个或多个操作。备选地，在其他实施例中，CPU 901可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法700或方法800的一个或多个动作。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，该编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这些计算机可读程序指令可以提供给语音交互装置中的处理器、通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于眼部光学检测的系统，包括：

发光组件，被配置为形成入射光线阵列，所述入射光线阵列包括与主光线相互平行的多束入射光线；

半反半透镜，所述半反半透镜的反射面被配置为与所述系统的光轴呈一定角度，以用于反射所述入射光线阵列以形成与所述系统的所述光轴平行的多束主光线；

第一物镜，其轴线与所述系统的所述光轴重合，用于将经由所述半反半透镜反射形成的所述多束主光线汇聚于被测眼球的瞳孔面上，以便在所述被测眼球的视网膜上形成光斑阵列；以及

光电探测器，被配置为获取与所述光斑阵列相对应的光斑阵列像，以用于检测所述被测眼球的视网膜的光学性能。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述入射光线阵列所包括的所述多束入射光线具有相同的光强，所述发光组件包括：

发光器件，用于形成点光源阵列；以及

通光器件，具有通光孔径阵列，以用于使得所述点光源阵列经由所述通光孔径阵列以形成所述入射光线阵列。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述发光器件包括共轴设置的光源、第一透镜、弥散片和针孔阵列，所述光源发出的光依次通过所述第一透镜、所述弥散片和所述针孔阵列以形成所述点光源阵列。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述通光器件的所述通光孔径阵列被配置为限制由所述发光组件形成的所述入射光线阵列所包括的入射光线的直径。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述通光孔径阵列的排列与所形成的点光源阵列的排列相对应。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所形成的点光源阵列位于所述第一物镜的前焦面上，并且所述被测眼球的瞳孔面位于所述第一物镜的后焦面上。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括：

距所述光电探测器依次放置且共轴的第二物镜、光阑和第二透镜，并且所述第二透镜与所述第一物镜共焦。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，在所述被测眼球的视网膜上形成的所述光斑阵列依次经由所述被测眼球的瞳孔面、所述第一物镜、所述半反半透镜、所述第二透镜、所述光阑和所述第二物镜被所述光电探测器探测到，并在所述光电探测器上形成与所述光斑阵列相对应的光斑阵列像。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括：离焦补偿单元，设置在所述发光组件与所述第一物镜之间，其中，所述离焦补偿单元包括沿着垂直于光轴方向设置的第一三棱镜和第二三棱镜，所述第一三棱镜和所述第二三棱镜之间的距离可调节，以使得在所述被测眼球的视网膜上形成所述光斑阵列。

10.一种通过权利要求1-9中任一所述的系统获得被测眼球的波前像差的方法，所述方法包括：

基于在光电探测器上形成的光斑阵列像中的一个光斑像，获得所述一个光斑像的二维点扩展函数，所述二维点扩展函数与在所述被测眼球的视网膜上形成的光斑阵列中与所述一个光斑像相应的光斑及其视场角对应，以及

对所述二维点扩展函数进行反向拟合以获得所述被测眼球的波前像差。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，对所述二维点扩展函数进行反向拟合以获得所述被测眼球的波前像差包括：

基于当前系数的波前像差多项式计算瞳函数；

基于所述瞳函数计算点扩展函数；

针对每个对应视场角所对应的视网膜区域，将计算得到的点扩展函数与所述二维点扩展函数进行比较，以便确定所述计算得到的点扩展函数与所述二维点扩展函数之间的关系是否满足阈值条件；以及

响应于所述计算得到的点扩展函数与所述二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件，输出当前系数的所述波前像差多项式作为所述被测眼球的波前像差。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

响应于所述计算得到的点扩展函数与所述二维点扩展函数之间的关系不满足阈值条件，调整所述波前像差多项式的当前系数，并基于调整后的系数的波前像差多项式重新计算所述瞳函数和所述点扩展函数，直至所重新计算得到的点扩展函数与所述二维点扩展函数之间的关系满足阈值条件。

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